DE2441218A1

DE2441218A1 - Drehkupplung mit drehmomentenbegrenzung

Info

Publication number: DE2441218A1
Application number: DE2441218A
Authority: DE
Inventors: Michel Dossier
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1975-03-27
Also published as: CA1023961A; NL7411345A; JPS5072300A; DK453974A; DE2441218B2; NO742965L; IT1018228B; FR2250403A5; CH584853A5; GB1471077A; DE2441218C3; SE7410955L; IE40004L; BE819069A; ES429685A1; US3984997A; LU70814A1; FI248874A; IE40004B1

Description

PATENTANWALT

CiPL-JNG.

HEl MU''" CÖRTZ

6 Frei.* .ti v.l.. /.ici.i 70
Sctaieekefiholstr. 27 - Tel. 617079

26. August 1974 Gzboe/pn .

AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE (ANVAR), 33, Rue Madeleine Michelis, 92200 Neuilly S/Seine (Frankreich)

Drehkupplung mit Drehmomentenbegreiizung

Die Erfindung hat eine Vorrichtung der Reibungsbauart zur Begrenzung eines Kupplungsmoments zum Gegenstand, d.h. zur Verwendung bei einem Gesamtauf bail, bei dem die Übertragung von dem Antriebsteil und dem angetriebenen Teil die Zwischenschaltung von Reibungselementen umfasst, die mit elastischen Mitteln verbunden sind und zwar so, daß für einen Grenzwert der Antriebskraft ein© Gleitbewegung zwischen den Reibungselementen entsteht, woraus sich der Drehmomentbegrenzungseffekt und gegebenenfalls dia Anzeige'des erreichten Wertes ergibt.

Solche Vorrichtungen dienen besonders als Sicherungsorgane in Maschinen und Förderungsgeräten. Man findet sie auch in Regelungselementen für Werkzeuge (s.B„ für die Herstellung von Schraubgewinden, um ©in zu starkes Klemmess zu vermeiden), oder auch als empfindliche Element© in Dynamometern.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art hat man sich bisher am häufigsten mit Reibussgs©l@EB©aten beholfen, die mit elastischen Mitteln gegeneinander gedrückt werden„ die vorgepresst oder

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ORIGINAL INSPECTED

_. 2 —

vorgespannt sind und ihre Kraft in seitlicher Richtung auf die Reibungsflächen ausüben.

Diese Ausführungsart hat verschiedene Nachteile. Zunächst ist das Niveaulimit, bei dem sich die Drehmomentbegrenzung ergibt, variabel und steht in direkter Abhängigkeit von den Reibungskoeffizienten, bewegt sich also in sehr weiten Toleranzen. Sodann ist die normale Grenze des Drehmoments für die beiden Umdrehungsrichtungen gleich, obwohl es bei verschiedenen bedeutenden Anwendungsformen wünschenswert ist, daß die Grenzwerte für die beiden in Betracht kommenden Richtungen verschieden sind.

Wenn es sich also darum handelt, einen dynamometriscben Drehmomentenschlüssel für Schraubenmuttern, Gewindebolzen oder Schrauben zu entwickeln, so muß man versuchen, daß einerseits die Reibungsgrenze der Drehmoment-Spannung genau bestimmt ist, daß man andererseits für die umgekehrte Bewegung, also für die Entspannung über eine erhöhte Kraft verfügt, um gegebenenfalls auch bei Vorhandensein von Rost dem Rechnung tragen zu können.

Dieses Problem stellt sich dar bei der Antriebswelle, welche die landwirtschaftlichen Maschinen oder Traktoren aufweisen, aber auch bei der Rotationssteuerung von verschiedenen Maschinen. Man muß das Drehmoment auf einen Sicherheitswert in der Rotationsrichtung begrenzen können, entsprechend der Arbeit der Maschine, die von dem Motor angetrieben wird, und sie zu begrenzen, aber auf einen schwächeren Wert, in der Gegenrichtung, um zu vermeiden, daß, wenn man den Motor anhalten will, er entsprechend durch die angekuppelte Maschine weitergezogen wird, die infolge der Trägheit dazu neigt, ihre Bewegung fortzusetzen.

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Um diesen Erfordernissen Rechnung zu tragen und den Nachteilen der vorhandenen Vorrichtungen zu begegnen, stellt man gemäß der Erfindung Kupplungen mit Drehmomentenbegrenzung aus zwei Körpern her, die axial einer in dem andern sich drehen, wobei zwischen diesen Körpern Verbindungsstücke eingeschaltet sind, die wenigstens teilweise verformbar und geeignet sind, einerseits koaxial mit einem Körper in Reibung zu treten, vornehmlich mit dem äusseren Körper, wobei das Verbindungsstück sich mindestens teilweise mit diesem Körper dreht, andererseits die Bewegung des anderen Körpers aufnimmt, also des inneren Körpers, und zwar durch eine Antriebsvorrichtung, die mit elastischen Drehungsmitteln verbunden ist, die vorzugsweise längs der allgemeinen Achse angeordnet, gesteuert oder eingestellt und so beschaffen sind, daß sie den Verbindungsmitteln eine tangentielle Spannung vermitteln und auf diese Weise eine begrenzte Gleitkraft schaffen, dei*en Stärke von der Anwendungsrichtung des Drehmoments abhängt, je nachdem, wie das Drehmoment seine Kraftwirkung auf die genannten Verbindungsmittel ausübt, sei es direkt, in Gegenwirkung zu den elastischen Mitteln, sei es im Gegenteil unter Mitwirkung von diesen in der gleichen Richtung wie diese.

Man wird später sehen, daß man, ausgehend von einem "angegebenen" mit Γ bezeichneten Drehmoment, das nur von den mechanischen Kennzeichen der Gesamtanlage ausgeht, unter Ausschluß der Reibung, die beiden Grenzwerte des Moments für die beiden entgegengesetzten Drehungsrichtungen die folgenden sind:

a) für die eine Richtung, wenn man mit jf den Reibungskoeffizienten für die Reibung auf den Reibungsoberflächen bezeichnet, und mit co den Einrollwinkel längs der Oberflächen,

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so hat der Gleitkraft-Grenzwert C den folgenden Wert:

Man kann sofort feststellen, daß man, wenn man für fw einen ziemlich erhöhten Wert annimmt, der Gleitmoment-Grenzwert C wenig verschieden von dem Wert Γ ist, und infolgedessen wenig durch die möglichen Veränderungen des Reibungskoeffizienten f_ beeinflusst wird. Denn es ist möglich, wie man weiter unten sehen wird, durch entsprechend angepasste Verwirklichungsformen ein erhöhtes Produkt f w zu bekommen.

Man kann zu diesem Zweck auf den Wert U einwirken und zwar in der Weise, daß die oben genannten Verbindungsmittel in der Form von schraubenförmigen Bändern ausgestaltet werden, die sich mehrmals um die Achse der in Betracht gezogenen Begrenzungsvorrichtung aufwickeln.

Man kann aber auch auf den Wert f_ einwirken, indem man Reibungselemente einer entsprechenden Art zu Hilfe nimmt, wobei man die Reibungsoberflächen mit Profilen versieht, nicht nur einfach zylindrischer Art, sondern doppelkonisch oder auch mehrkonisch.

b) Für die andere Rotations-richtung ist davon auszugehen, daß die Grenze des neuen Gleitmoments einen Wert C hat, der verschieden ist von dem Wert C; dann ist:

C = Γ (e^fW - 1).

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Daraus ersieht man, daß dieser Wert C höher ist als der Wert C und zwar im Verhältnis:

Man verwirklicht also dank der Erfindung ideale Bedingungen, wie sie vorstehend geschildert sind.

Eine andere bevorzugte Gestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß man die.Zwischenverbindungsmittel so ausgestaltet, daß sie wenigstens ein flexibles schraubenförmiges Band aufweisen^ das elastisch von einem der beiden Körper angetrieben wird, und geeignet ist, durch Reibung mit dem anderen Körper in Verbindung zu treten, und zwar durch die Wirkung der Tangentialkräfte, die auf es einwirken, wobei die Art des elastischen Mittels gleich 1st (pneumatisch, magnetisch usw.), wobei jedoch die Drehungsfeder am meisten indiziert ist. Diese Art der Ausgestaltung gestattet es beliebig für den Faktor Werte von 10 - 20 rad oder mehr anzunehmen.

Zum gleichen Zweck kann man die genannten Zwischenelemente in Form einer Röhre mit spiralförmigen, in einem gewissen Winkel versetzten Schlitzen mitverwirklichen, zum Beispiel, indem man drei Bänder dieser Art jeweils um 120° versetzt verwendet .

Wenn man, um die ©lastische Spannung auszuüben, eine Torsionsfeder verwendet, so gestaltet man diese vorteilhafterweise in Form eines Torsionsstabes, der zwischen den Enden der vorgenannten Bänder angeordnet ist, wobei das Gesamte durch den inneren Körper angetrieben wird (als Beispiel) und das Dreh-

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moment auf den äusseren Körper (als Beispiel) überträgt, und zwar durch Reibungsberührung der Bänder mit einer inneren Bohrung des äusseren Körpers, der am einfachsten durch eine Röhre gebildet wird.

Die Erfindung umfasst, wenn man von diesen Hauptbestandteilen absieht, gewisse weitere Vorrichtungen, die vorzugsweise gleichzeltig verwendet werden, und von denen eingehender im nachfolgenden gesprochen werden soll, insbesondere von den Vorrichtungen, die eine bequeme Regelung der Spannung der vorgesehenen Torsionsmittel sicherstellen sollen.

Sie hat insbesondere gewisse Anwendungsformen ebenso gewisse Arten der Ausgestaltung der Vorrichtung im Auge; sie soll insbesondere auch bei gewissen neuen industriellen Erzeugnissen Verwendung finden, wobei Apparate dieser Art die gleichen Vorrichtungen umfassen, ebenso die Teilelemente zu ihrer Herstellung und Gesamtanlagen mit ähnlichen Apparaten.

In jeder Hinsicht soll die Erfindung so verstanden werden, wie sie in der beifolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, wobei sowohl die Beschreibung wie die Zeichnung als Beispiele verstanden werden sollen.

Die Figur 1 der Zeichnung stellt in einem schematischen Querschnitt das Prinzip der Erfindung dar.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in einem axialen Schnitt gemäß der Linie II-II der Figur 3 und In einem Querschnitt gemäß der Linie III-III der Figur 2 eine Drehmomentbegrenzung mit einem Torsionsstab,entsprechend der Ausführungsform der Erfindung.

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Die Figur 4 zeigt in einem Axialschnitt einen Drehmomentbegrenzer gemäß einer anderen Ausführungsart der Erfindung.

Die Figuren 5 und 6 verdeutlichen eine Variante der Ausführungsform der Figur 4 und zeigen in Vergrößerung eine geschlitzte Röhre und einen Torsionsstab, der mit dieser Röhre zusammenwirken soll, wobei vorgesehen ist, daß das Ganze in einer äusseren Röhre wirkt, wie das in der Figur 4 dargestellt ist.

Die Figur 7 ist ein Diagramm, das die Wirkung des Drehmoraentbegrenzers gemäß der Erfindung darstellt.

Die Figur 8 zeigt in einem axialen Schnitt eine andere Form der Ausführung der Figur 4, der die Regulierung des "Ausgangs"-Drehmoments darstellt, die durch eine Mutterschraube bewirkt wird, die sich auf dem Torsionsstab einschraubt.

Die Figur 9 zeigt in einem Axialschnitt eine andere Variante.

Gemäß der Erfindung und besonders hinsichtlich der bevorzugten Anwendungs- und Ausführungsformen für die Herstellung eines Drehmomentenbegrenzers verfährt man in der folgenden oder analogen Weise.

In der Figur 1 ist zunächst das Prinzip der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine Nabe M, die von zwei Anschlägen P mitgenommen wird, und zwar im Innern eines äusseren Ringes B, der dazu bestimmt ist, das Drehmoment aufzunehmen, das ausgehend von den beiden Anschlägen P über eine Reihe von Gleit-

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schuhen S, die auf der inneren Oberfläche des zylindrischen Ringes gleiten, übertragen wird, und auf diese unter der Wirkung einer Feder RE aufgedrückt wird, die zwischen den Gleitschuhen S und den Anschlägen P angeordnet ist und den Gleitschuhen S tangentielle Kräfte R überträgt.

Man muß sich zunächst B als feststehend vorstellen und die Nabe M als einem Drehmoment vom Werte 2 r T₁, unterworfen werden, wobei T- eine Tangentialkraft ist, die durch den Anschlag P übertragen wird und r_ der Leistungsbereich, wobei T- das Bestreben hat, den Ring B in der Richtung F zur Drehung zu bringen.

Man weiß von der Theorie über das Aufwickeln von Schnüren auf einem zylindrischen Kern, daß die der Gesamtheit der Gleitschuhe übertragene Kraft R am entgegengesetzten Ende durch eine Gegenkraft T„ ausgeglichen wird, entsprechend der Formel

H - T₂ e^f"

In diesem Falle errechnet man, da die Reibung sich

nach der Formel T- + T_ = R vollzieht, wie folgt:

^Ti

Und wenn man mit / den Wert

I= 2r R, bezeichnet,

ein Wert, der nur von der Feder RE und anderen mechanischen Merkmalen des Ganzen abhängt, aber nicht von dem Reibungs-

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koeffizienten £,hat das Gleitgrenzmoment C den Wert:

^c - ^r ⁽¹ 7w->·

Ausgehend also von dem Wert / , den man als das "Ausgangsmoment" bezeichnen könnte, kann man einen Drehmoment-Grenzwert C in der Nähe des Wertes Γ erreichen, wenn man das wünscht, der praktisch unempfindlich ist gegenüber den Veränderungen des Reibungskoeffizienten _f, vorausgesetzt, daß das Produkt f ω genügend hoch ist.

Denn es ist leicht, in diesem Produkt den Wert üJ zu erhöhen, denn die Art der Verwirklichung, wie sie in der Figur 1 dargestellt ist, in der \jJ geringer ist als ^F_t ist nur ein Beispiel, und man kann, wie man weiter unten sehen wird, für die Gleitschuhe S oder andere ihnen ähnliche Elemente ein mehrfaches schraubenförmiges Aufwickeln vorsehen.

Es ist auch möglich, im gegebenen Falle den Wert jf zu vermehren, wenn man entsprechende Reibungsvorrichtungen nimmt, oder Berührungsoberflächen zu verwirklichen, die zwei- oder mehrfachkonisch gestaltet sind. Da fω als Exponent im Nenner erscheint, geht der Quotient —j—— schnell gegen Null oder

e
ist jedenfalls sehr gering.

Es wird also im Sinne der Drehrichtung F, die z.B. für eiiie dynamometrische Spannvorrichtung einer Schraubenmutter vorgesehen ist, beim Spannen der Mutter, das Drehmoment immer durch den oben genannten Wert C begrenzt sein, wenig verschieden von dem Ausgangswert P und kaum empfindlich für die eventuellen Schwankungen des Reibungskoeffizienten.

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Darüber hinaus 1st diese Vorrichtung bequem zu regulieren, da der Wert Λ gleich ist 2r R, und man kann infolgedessen ihn leicht ändern, indem man die Spannung R der Feder RE modifiziert.

In der anderen Rotationsrichtung (also entgegen F der Figur 1) sind die Verhältnisse anders aufgrund der Tatsache, daß die Antriebskraft T₁ von dem Anschlag P übertragen wird, nicht mehr unter der Zwischenwirkung der Federn RE sondern direkt auf die Gleitschuhe S.

Die Gegen-Tangentialkraft T₂ beträgt also:

T₂ - Re^{f w}

und die Gleitbewegung ergibt sich also wie folgt: T₁ + R = T₂ = Re^fU ,

woraus folgt, daß das Gleitmoment C höher ist als C und die Form hat:

C. -Γ (e^fu)- 1).

Das Verhältnis der beiden Momente p— ist gleich e ^ω.

Ausgehend von dem Grundgedanken, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, sieht die Erfindung mehrere wesentliche Vorrichtungen vor, deren eine darin besteht, die elastischen Mittel RE durch eine Torsionsfeder zu verwirklichen, insbesondere einen Torsionsstab. Diese Vorrichtung ist besonders interessant, denn sie erlaubt, den Torsionsstab längs der Kupplungsachse oder der Achse des Werkzeugs anzuordnen, und im übrigen gestattet sie, bequem die elastische Spannung, also den Drehmomentgrenzwert zu regeln.

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Wenn man daran denkt, daß es sich darum handelt, daß man die Erfindung benutzen will,um ein Werkzeug zum Beispiel zum Spannen und Lösen von Muttern oder Schrauben zu verwenden, so handhabt man ein solches Werkzeug in der Weise, wie das in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.

Man ersieht aus dieser Figur, daß das Teil M der Figur 1 jetzt aus einer hohlen Röhre gebildet wird, die an einem Ende durch das Teilstück B mitgenommen werden kann, aber auch hier mittels einer Kupplung von der Art, wie sie in der Figur 1 dargestellt ist. Mit P sind die gleichlaufenden Anschläge der Röhre M eingezeichnet, mit S die Gleitschuhe, die im Schnitt doppelkonisch sind und mit den entsprechend gestalteten Oberflächen in dem Teil B zusammenwirken. Die Feder besteht aus einem Torsionsstab, dessen eines Ende oder sein Kopf TE gegenüber der Kupplung Anschläge Q besitzt, die die elastische Kraft auf die Gleitschuhe S ausüben, während das andere Ende des Stabes in U an dem entsprechenden Ende der Röhre M befestigt ist.

Da die Befestigung in U gemeinsam mit der vor dem Stab 2 bestimmten Torsion dreht, funktioniert die Vorrichtung insgesamt wie die der Figur 1, wobei die zwei Reihen der Gleitschuhe S durch den elastischen Stab zwischen den Anschlägen P und Q zusammengedrückt wird.

Die Anschläge Q des Kopfteils TE greifen durch entsprechende Schlitze J des Körpers M hindurch.

An dem anderen Ende, bei U, endet der Stab 2 zum Beispiel in Form eines Vierkants 5, der durch den Ring U hindurchgreift,

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wobei der Ring mit einem Stift G festgemacht ist, der in eines der verschiedenen in der Röhre M vorgesehenen Löcher eingreift. Man hat auf diese Weise die Möglichkeit, bequem den gewählten Torsionswert zu bestimmen, also auch den Drehmomentgrenzwert.

Dieser Vierkant dient auch dazu, eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hülse aufzunehmen, die der Form der Mutter oder Schraube, die gespannt oder gelöst werden soll, angepasst ist, während der Körper B wenigstens ein Loch 6 aufweist, in welches ein Bedienungsstab eingeführt werden kann. Man erhält auf diese Weise ein Werkzeug, das man spannen oder lösen kann, das sein Drehmoment bei 6 bekommt, das dann nach 5 übertragen wird, ein Werkzeug das einfach ist und nur Vorteile aufweist,

/für

insbesondere den, daß es⁷das Lösen einen höheren Drehmomentgrenzwert besitzt als für das Spannen.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung der gleichen Art, bei der jedoch die Verbindung zwischen den beiden Körpern nicht mit Gleitschuhen bewirkt wird, sondern durch ein schraubenförmiges Band zusammen mit elastischen Mitteln, die vorzugsweise, wenn auch nicht notwendig, von einem Torsionsstab gebildet werden, der längs der Achse des Bandes angeordnet ist.

Diese Vorrichtung wird vorzugsweise in der Figur 4 dargestellt, in welcher:

- die Gleitschuhe S der Figuren 1-3 durch ein schraubenförmiges Band ersetzt sind;

- die elastischen Mittel von einem Torsionsstab 2 gebildet werden, an dessen Enden, bei 3 und 4, die entsprechenden Enden des genannten Bandes angelenkt sind.

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Der Apparat, wie er in der Figur 4 dargestellt ist, kann wie der gemäß den Figuren 2 und 3 als Kupplungsmomentbegrenzer in einer Werkstatt verwendet werden, wobei die Löcher 6 die gleiche Aufgabe haben.

Der Torsionsstab 2 muß in seiner Arbeitsstellung um einen bestimmten WinkelcK gedreht werden, wobei er dann auf das Band 1 ein Drehmoment Ko( ausübt, das hier das Ausgangsmoment/ darstellt, das auch nach Belieben geregelt werden kann, sei es, daß man den Winkel (X ändert, sei es, daß man K modifiziert, der den Koeffizienten der Steifigkeit des Stabes bildet.

Um das Band 1 in den Körper oder die Röhre B einfügen zu können, genügt es durch eine vorläufige Veränderung des Winkels oC das Band durch Torsion vorübergehend einzuengen, d.h. seinen äusseren Durchmesser zu vermindern, wodurch man es in den Körper B einfügen kann. Man lässt es dann wieder anschwellen und seinen normalen Umfang einnehmen mit dem Winkel <X zu dem gewünschten Wert.

Es ist zu bemerken, daß der Körper oder die Röhre B auch innen und das Band 1 aussen angeordnet werden kann, eine Lösung, die als besonders vorteilhaft bei gewissen Anwendungsformen sein kann, wenn es nötig ist auf bequeme Weise eine Abkühlung im Innern der Röhre mit Hilfe von Ventilatoren oder mittels der Durchleitung von Kühlflüssigkeit herbeizuführen.

In den bisher beschriebenen Beispielen einer Ausführungsform der Erfindung wurde ein einziges schraubenförmiges Band 1 dargestellt. Aber es ist selbstverständlich, daß man auch mehrere Bänder vorsehen kann.

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In den Figuren 5 und 6 ist insbesondere eine Ausführungsform dargestellt, bei der mehrere schraubenförmige Bänder vorgesehen sind, die untereinander winkelmäßig versetzt angeordnet sind, z.B. drei um 120° versetzte Bänder, was leicht dadurch erreicht werden kann, daß man in einer solchen Röhre, wie sie in 7 (der Fig. 5) schraubenförmige Schlitze 8-, 8«, 8„, anbringt, die entsprechend dem genannten Winkel U) von 12,5 rad versetzt sind.

Die beiden Enden 9, 10 dieser Röhre mit den Aussparungen bilden Befestigungsringe, auf welche die elastischen Kräfte R der Torsion einwirken.

Wenn man zum Beispiel noch einen weiteren Torsionsstab, besonders im Innern, 2 (Fig. 6), verwendet, sind die Enden 11 und 12 des Stabes an den Ringen 9 und 10 befestigt, mit Nasen oder Stiften, Befestigungsmitteln, die einerseits in entsprechende Löcher 13 und 14, andererseits in solche 15 und 16 der Teile eingeführt werden.

Wenn man nach Belieben die Spannung cX regeln will, so tut man das, indem man die Zahl der Löcher 13, 14 bzw. 15, 16 wenigstens an einem Ende der Vorrichtung verschieden wählt. So kann man, wie das in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, sieben Löcher 13 für die Röhre und zwei Löcher 14 für den Stab vorsehen, oder andererseits fünf Löcher 15 für die Röhre und drei Löcher 16 für den Stab. Man kann auf diese Weise mehrere Formen des Zusammenbaus verbinden mit einer entsprechenden Abstufung der daraus folgenden Torsionswinkel o( , jedoch mit sehr kleinen Schritteri/'aui den Tionius(Vernier)-Effekt an den beiden Enden.

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24A1.218

Daher würde er in dem gewählten Beispiel 1/210 Umdrehungen betragen.

Es ist in jedem Falle bei einer solchen Bauart nicht erforderlich, daß die schraubenförmigen Bänder elastisch sind. Es ist die tangentiale Spannung R, die von dem Torsionsstab 2 (oder von allen anderen elastischen Mitteln) übertragen wird, welche den Druck gegen die Oberflächen der Bohrung in dem Körper B sicherstellt, zum Beispiel für den äusseren Körper.

In der Praxis, und insbesondere im Hinblick auf das, was zu der Figur 4 gesagt worden ist, kann das flexible Element wie die Röhre 7 mit schraubenförmigen Schlitzen auf dem Torsionsstab 2 montiert und auf diesem mit dem gewünschten Winkele* befestigt werden, wodurch eine radiale Verformung des Ganzen hervorgerufen wird. Um sodann das Ganze in den röhrenförmigen Körper oder die äussere Röhre B (so die in der Figur 4) einfügen zu können, muß man zunächst den Durchmesser vermindern, was dadurch geschieht, daß man zunächst eine zusätzliche Torsion d<* des Stabes 2 herbeiführt. Diese Maßnahme ist dadurch erleichtert, daß an den Enden des Stabes ein Vierkant und ein viereckiges Sackloch 16 vorgesehen sind, mit deren Hilfe man durch geeignete Werkzeuge die Torsion herbeiführen kann. Nachdem die Röhre 7 auf diese Weise in den Körper B eingeführt ist, löst man ihn und erreicht auf diese Weise die Fertigstellung des Ganzen, d.h. des gewünschten Drehmomentbegrenzers.

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Es sollen jetzt noch einige Lösungen zusätzlicher Art dargestellt werden, die die Regelung betreffen, zum Beispiel indem man die axiale Länge a des flexiblen Vorrichtungsteils bestimmt.

In dem Falle, in dem man sich eines Torsionsstabes bedient, wie er in den Figuren 4 und 6 dargestellt ist, wird vielleicht diese axiale Länge konstant gehalten.

Aber in gewissen Fällen wird man vielleicht versucht sein, eine Möglichkeit der Regulierung dieser Länge vorzusehen, besonders, wenn man ebenso die Konstante K^regeln will, d.h. das Ausgangs-Drehmoment·

Das Schema der Figur 7 zeigt ein Dreieck, welches ein Band oder jegliches Band beim Ablauf auf einer Ebene darstellt.

Df» eine der Selten A^ A₂ stellt die Länge L dar, die von dem Band entwickelt wird. Die Seite A^ A, stellt die Länge des Einrollens um die Oberfläche der aufnehmenden Röhre dar, die dazu bestimmt 1st, mit dem Band zusammen-zuwirken, sei es die Länge rou(zum Beispiel zvei vollständige Kreisumfänge). Die Seite A₂ A, stellt schließlich die axiale Länge a des Bandes dar.

In dem Rechteck besteht konstant:

L² = a² + r² ω²

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Daraus folgt, dass man, wenn man a variiert, aufcoeinwirken kann, d.h. auf den Einrollungswinkel oder auf die radiale Aufschwellung.

Daher kann der Torsionsstab ein solcher mit einem viereckigen Abschnitt sein, auf dem in Längsrichtung zwei Ringe mit viereckigem Loch gleiten können, auf denen sich die Enden der flexiblen Bänder befestigen können oder an denen nie angelenkt angeordnet sind. Eine Regelung des Faktors a erlaubt also auch den Faktor OJ zu regeln, ebenso aber auch d^ , oder eine entsprechende Regelung des Ausgangs-Drehmoments Γ = κ <L. Eine Verkürzung von a hat also insbesondere die Wirkung, dass Cü vermehrt wird und also auch e

Die Figur 8 zeigt eine erste Art der Gestaltung der Mittel zur Regelung der axialen Länge a.

Bei dieser Ausführungsform hat der Torsionsstab 2 in seiner ganzen Länge ein viereckiges Profil, mit Ausnahme seines Endes 17» das ein Gewinde enthält, um eine Regulierungsschraube 18 aufzunehmen, gestützt auf einen Gleitring 19.

Das oder die schraubenförmigen Elemente, wie mit 1 bezeichnet, sind an ihren nicht dargestellten Enden an Ringen 19 und befestigt und angelenkt, wobei der Ring 20 mit dem Stab 2 durch einen Stift 21 verbunden ist.

Die Regelung des "Ausgangs-Drehmoments·¹ geschieht wie folgt. "

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Man gehe zunächst davon aus, dass das Band 1, da es noch nicht gespannt ist, und der Stab 2 in die Röhre B eingeführt werden kann, Dabei ist der unter 22 dargestellte Ring, der ein Abspannring ist, noch weggenommen.

Man verbinde dann vorläufig den Ring 19 mit der Röhre B, zum Beispiel, indem man die Löcher 23 des Stabes mit den entsprechenden Löchern 24 der Röhre B zusammenbringt und das Ganze mit Stiften verbindet.

Nachdem das geschehen ist, benutze man einen Sechskant-Rohrschlüssel an dem viereckigen Ende 25 des Stabes 2 und übe die Torsionskraft in gewünschtem Umfange zwischen der Röhre B und dem Stabe 2 aus, wodurch ein Zusammenziehen des Bandes verursacht wird.

Es bleibt dann nur noch übrig, die Distanz a zu bestimmen, indem man die Schraubenmutter 18 spannt bis, infolge der Verminderung der Entfernung a, die Spiralwindungen des Bandes sich erweitern und damit in Berührung mit der inneren Oberfläche der Röhre B kommen. In diesem Augenblick ist das dem Bande mitgeteilte Drehmoment der Torsion, d.h. das Ausgangs-Drehmoment erreicht und man kann das Ganze wieder freigeben.

Man braucht dann nur die vorerwähnten Stifte wieder zu entfernen und das Ganze 1, 2 axial wieder auf seinen Platz bringen, wobei der Abspannring 22 wieder auf seinem Platz ist.

Die Figur 9 stellt eine andere Art der Ausführung dar, bei welcher die Regulierungsschraube 18 in die Röhre B eingeschraubt

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ist und es ermöglicht, die axiale Länge des Schraubenkörpers (Längeⁿa ^w, der Figur 5) durch Operationen ähnlich denen, wie sie in der Figur 8 dargestellt sind, zu regulieren.

Es sei bemerkt, dass die Schraubenmutter, nachdem sie einmal gespannt ist, in ihrer. Stellung durch eine entsprechende Blockierungsvorrichtung (die nicht dargestellt ist) gehalten

Diese Ausführungsart der Figur 9 ist einfacher als die der Figur 8, weil der Torsionsstab 2 wie man sieht, von Anfang bis zu seinem Ende ein Vierkantprofil aufweist ohne ein Gewinde. Indessen kann die Berührung mit den Stützen an den axialen End-Auflageflächen 16, 27 unter Umständen die Präzision des Gleitmoments beeinträchtigen, sofern nicht besondere Sicherungsmaßnahmen wie Anschläge mit Kugellager oder Rollen vorgesehen sind.

Diese Sicherungsmaßnahmen, die eine gewisse Verteuerung nach sich ziehen können, könnten sich aber in gewissen Fällen als notwendig erweisen.

Eine andere Variante besteht darin, ein flexibles Element vorzusehen, das einen inneren zylindrischen Drehstab berührt, wobei die Torsion durch eine äussere Sprungfeder erreicht wird, mit entsprechenden übergeordneten Vorrichtungen zur RegelungÖer axialen Ausdehnung, d.h. der axialen Länge a der Einrollung.

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Es ist auch zu bemerken, dass In allgemeiner Weise und unabhängig von der Art,wie die elastische Spannung R hergestellt wird, Mittel vorgesehen werden können, um die axiale Länge der Einrollung des schraubenförmigen Elements zu regeln.

Man kann also, welches auch die Art der verwendeten Ausführungsart ist, eine Kupplung zur Begrenzung des Kupplungsmomentes, deren Funktionsweise vorstehend hinreichend geschildert worden ist, ohne dass es notwendig wäre, dieses noch weiter auszuführen, herstellen, welche im Hinblick auf die bekannten Formen dieser Art zahlreiche Vorteile aufweist, nämlich:

eine Drehmomentbegrenzung wenigstens in einer Umdrehungsrichtung, die wenig durch die Veränderungen des Reibungskoeffizienten beeinflusst wird,

eine Drehmomentbegrenzung zu ermöglichen, die für beide Rotationsrichtungen mit verschiedenen Drehmoment-Begrenzungswert vorgesehen ist,

die Möglichkeit, bequem die Drehmomentgrenzwerte zu regeln,

die Möglichkeit, diese Erfindung einfach und leicht herzustellen.

Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung, wie sich aus dem vorstehend Dargelegten ergibt, sich nicht auf die Anwendungsund Ausfuhrungsmöglichkeiten beschränkt, die im einzelnen voretehend dargestellt wurden, sondern dass sie im Gegenteil auch alle anderen AusfUhrungsarten umfasst.

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Claims

Patentansprüche

1.)Drehkupplung mit Drehmomentenbegfcenzung mit zwei ineinander angeordneten sich um eine Achse drehenden Körpern, zwischen denen Verbindungsstücke angeordnet sind, die zwischen den Oberflächen dieser Körper eingebettet sind und unter der Wirkung von. Federn stehen, die in Tangentenrichtung auf diese einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den beiden Körpern mit Hilfe von wenigstens teilweise deformiierbaren Mitteln besteht, die so gestaltet sind, dass sie koaxial mit einem der Körper in Reibungsberührung kommen und dabei die Bewegung des anderen Körpers aufnehmen, und zwar durch eine Antriebsvorrichtung, die mit elastischen Mitteln nach Art von Torsionsfedern zusammenwirken.

2. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel aus wenigstens einem Torsionsstab bestehen, der vorzugsweise axial in der Kupplung angeordnet ist (Fig. 2-9).

3. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke, die die Wirkung der Torsionsmittel aufnehmen, aus Gleitschuhen bestehen (Fig. 2 und 3).

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4. Drehkupplung nach den Ansprüchen 2 und 3, insbesondere für ein Werkzeug zum Anziehen oder Lösen von Muttern und Schrauben, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Körper durch eine Röhre gebildet wird, die den Werkzeugkörper bildet, während der andere Körper einen durch Gleitsfchuhe angetriebenen Ring bildet, der an einem Ende der Röhre befestigt ist, wobei die Gleitschuhe durch einen Torsionsstab betätigt werden, der im Inneren der Röhre vorgesehen ist.

5. Werkzeug für das Anziehen oder Lösen unter Benutzung einer Mitnehmervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sein röhrenförmiger Körper an einem Ende die Mitnahme der Mutter oder eines ähnlichen Mittels sicherstellt, während am anderen Ende der Ring befestigt ist, der die Kraft des Anziehens oder Lösens aufnimmt, wobei der Torsionsstab an dem ersten Ende befestigt ist, während

er mit dem anderen Ende die Gleitschuhe der Drehkupplung mit Drehaomentenbegrenzung mitnimmt.

6. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsmittel, besonders der Torsionsstab Mittel umfassen, die geeignet sind, die angewendete Torsionskraft zu regeln.

7·. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel, welche die Mitnahme bewirken sollen, von einem Schraubenband gebildet werden, das mit der zylindrischen Oberfläche des mitgenommenen Körpers in Reibungsberührung tritt.

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8. Drehkuppkung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel aus einem Torsionsstab bestehen, der längs der Achse des schraubenförmigen Bandes angeordnet ist (Fig. 4-9).

9. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 7 oder 8 mit wenigstens einem schraubenförmig aufgerollten Band, das an einer zylindrischen Berührfläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, die axiale Länge der Einrollung zCT/verändern.

1Oo Drehkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere schraubenförmige Bänder aufweist, die insbesondere zueinander versetzt angeordnet sind.

11. Drehkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder aus derselben Röhre ausgeschnitten sind durch schraubenförmige im Winkel gegeneinander versetzte Schlitze, die an den Röhrenenden auslaufen (Fig.5 und 6).

12. Drehkupplung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Torsionsstab, dessen Enden an den Enden der schraubenförmig geschützen Röhre befestigt sind.

13. Drehkuppkung nach Ansprüchen 1 und 6 mit einer elastischen Kraft, die durch einen Torsionsstab mit dessen Enden die entsprechenden Enden wenigstens eines schraubenförmigen Bandes verbunden sind, ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die es ermöglichen, die

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jeweiligen Winkelstellungen der Enden des Bandes zu ändern, also den Torsionswinkel des Stabes und iriblgedessen den Drehmomentgrenzwert zu ändern (Fig. 5 und 6).

14. Drehkupplung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel zwischen dem Stab und der Röhre mit schraubenförmigen Schlitzen die Benutzung von zwei Reihen von öffnungen umfassen, auf der Stange und der Röhre, die einen Nonius (Vernier) bilden und damit eine Feineinstellung ermöglichen.

15. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-14,mit wenigstens einem schraubenförmigen Band und elastischen Mitteln, die einen tangentialen Druck auf die Enden des Bandes ausüben, dadurch gekennzeichnet, dass für die Montage Mittel vorgesehen sind, um den Durchmesser der Einrollung zu ändern, insbesondere ihn zu vermindern, und zwar durch eine zeitweilige zusätzliche Spannungskraft, und zwar derart, dass es möglich ist, das Einführen des Bandes in oder auf die entsprechenden zylindrischen Oberflächen herzustellen, wobei die vorgenannte augenblickliche Druckkraft sodann entspannt wird.

16. Drehkupplung nach Anspruch 9 mit einem schraubenförmigen Band, das mit einer entsprechenden Röhre zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Band an seinen Enden an zwei Ringen angelenkt ist, die in einem Torsionsstab eingreifen, wobei wenigstens einer der Ringe gleitend auf diesen Stab gelagert ist, wobei Mittel vorgesehen sind,

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die es erlauben, durch Einwirkung auf diesen beweglichen Ring nach Belieben die axiale Länge der Einrollung des Bandes zu verändern.

17» Drehkupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel aus einer Schraubenmutter bestehen , die mit einem Gewindeabschnitt des Stabes zusammenwirkt (Figo 8).

18. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel aus einer Schraubennnktter bestehen, die sich in ein Gewinde der Röhre einschraubt und mit dem beweglichen Ring auf dem Stab zusammenwirkt, während der andere Ring mittels eines Anschlags im Verhältnis zur Röhre festgemacht ist. ' < ■

19«. Drehkupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab ®in viereckiges Teilstück hat, um insbesondere bequem sin Werkzeug damit verbinden zu können, um damit die anfängliche Torsion des Ringes durchzuführen.

20» Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-19 mit einem schraubenförmigen Band, das an seinen Enden an Ringen, di© auf dem Torsionsstab angebracht sind, in Gelenkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vor-!· gesehen sind₉ um einstweilen das Band und die aussere Röhr® zu verbinden, währesttä die Vorspannung des Bandes ■ aufgebracht

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21. Verfahren für den Zusammenbau einer Kupplung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem man das vorher in der äusseren Röhre angebrachte Band in Spannung gesetzt hat und einer der Reifen vorläufig an der Röhre befestigt worden ist, man die Schraubenmutter so einschraubt, dass die axiale Länge der Einrollung des Bandes soweit verkürzt wird, bis dieses durch Ausbauchen in wirksamer Berührung mit der Oberfläche der Röhre kommt, wonach dann dieser Ring von der Röhre gelöst wird.

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